알파벳만 알아도 이해하는 원자핵물리학

현대에 있어서의 우리의 일상생활은 직접이건 간접이건 광범위하게 원자핵물리학의 은혜를 입고 있다. 국토는 좁고 자원이 부족한 일본의 가공 산업을 지탱하고 있는 원자력발전을 비롯해서 공업제품의 품질관리를 위한 방사성동위원소, 농업시험이나 생물실험에 있어서의 추적자, 해마다 정기건강진단에 쓰이는 뢴트겐 사진이나 코발트방사선에 의한 암 치료 등 헤아리면 한이 없다. 또 대국 간의 원수폭 내지는 원자력잠수함의 보유경쟁도 정치정세의 균형상, 일본에도 전혀 무관계일 수는 없는 문제다.

이 책에 주어진 과제는 예비지식 없이 읽을 수 있고, 중학생도 알 수 있게 원자핵물리학의 기초와 진보, 그리고 최근의 성과를 해설하는 데 있다. 이 목적을 다하기 위해 먼저 수식을 빼기에 극력 힘썼다. 그러나 독자는 덧셈은 알아야 한다. 곱셈은 거의 불필요하나 예외로 몇 군데 곱셈을 사용한 데가 있다. 또 독자에게는 알파벳을 판독할 능력이 있어야 한다. 이것은 원소를 화학기호로 표기하였기 때문이다.
이 책이 미래를 짊어지고 나갈 젊은 세대에게 원자핵물리학에 대한 흥미를 불러일으키는 데 도움이 된다면 다행이다. 더 자세하고 깊은 설명을 바라는 독자에게는 양자역학의 입문서를 읽어 보도록 권한다.

오사카 대학 이학부 교수 역임. 이학 박사
저서: 「Beta Decay and Muon Capture」 등

머리말

제1장 원자핵이란 무엇인가?
물질의 최소단위
아톰
입자선으로 자른다
물질의 궁극입자
물질의 계층

제2장 원자핵의 발견
러더퍼드의 실험
예전의 원자핵모형
중성자의 발견
하이젠베르크의 원자핵모형
원자핵의 종류, 핵종
원자핵은 변이한다
방사성원소
방사성원자핵의 수명
초우라늄원소
운모 속에 초중원소가 있는가?

제3장 원자핵 구조
핵력
핵자의 에너지는 건너뛴 값
원자핵은 핵자의 아파트, 껍질모형
아파트 값의 차액이 광양자가 되어
원자핵은 막대자석
스핀
원자핵 아파트의 번지, 양자수
반전성이란 무엇인가
반응하는 물리계

제4장 원자핵 붕괴
방사능의 발견
붕괴계열
전자볼트
알파붕괴
감마붕괴
베타붕괴란 무엇인가?
베타붕괴의 페르미이론
베타붕괴의 유가와이론
동양과 서양

제5장 소립자와 그 상호작용
소립자의 분류
소립자를 식별하는 물리량
소립자 상호작용
강한 상호작용
전자기상호작용
약한 상호작용
만유인력
제5의 힘
가속기

제6장 원자핵 반응
다양한 원자핵반응
원자핵반응의 발견
복합핵
인공방사능의 발견
벗기기 반응
중이온반응
원자핵의 집단운동모형

제7장 핵분열과 핵융합
원자핵의 결합에너지
핵분열
원자핵의 물방울모형
연쇄반응과 원자로
꿈의 증식로
핵융합
핵융합로
플라즈마

제8장 에키조틱 아톰과 하이퍼핵
포지트로늄과 뮤오늄
에키조틱 아톰
뮤오닉 아톰
뮤X선
원자핵에 의한 뮤입자포획
파이오닉 아톰
하이퍼핵
기묘도 교환반응
하이퍼핵의 붕괴

제9장 소립자핵반응
파이중간자 생산
람다입자와 세타입자의 쌍창생
거품상자 사진
파이중간자 조사에 의한 암 치료
중이온조사에 의한 암 치료
의료용 파이중간자 생산시설

제10장 자연법칙의 불변성과 그 붕괴
물리학에서의 대칭성
공간반전
타우 세타 퍼즐
리, 양의 이론
우 교수의 실험
반전성 비보존
하전공간에서의 대칭성
베타입자의 종편극
입자·반입자변환에 대한 불변성의 붕괴